玄武岩纤维对煤矸石混凝土抗扭性能的影响

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为了提高煤矸石混凝土构件的材料力学性能,采用玄武岩纤维对混凝土进行改性。运用经验公式预测了4种玄武岩纤维掺量下混凝土的弹性模量,利用有限元软件对煤矸石混凝土构件进行扭转数值模拟,并据此提出了极限承载力的经验公式。结果表明:由经验公式得到的煤矸石混凝土弹性模量预测值与实测结果的误差较小;通过数值计算得到的玄武岩纤维改性煤矸石混凝土构件的扭转曲线符合相关实验的实测结果;在煤矸石水泥砂浆中掺入玄武岩纤维可以显著提升煤矸石骨料之间的黏结性能,进而加强煤矸石混凝土构件的抗扭性能。

考虑局部屈曲加劲钢箱形构件极限承载力的纤维梁柱模型

大型桥梁加劲钢箱形构件的极限承载力会受到板件局部稳定性能的影响,而目前尚缺乏成熟的可直接计入局部屈曲的高效计算模型。归纳总结国内外钢构件计算方法对局部屈曲的处理方式,明确以有效应力法即采用板件(或加劲板)平均受压应力-应变曲线简化局部屈曲效应的研究思路。通过有限元程序ANSYS二次开发钢板拉压非对称本构模型,提出一种可直接计入局部屈曲的纤维梁柱模型。材料本构模型中受压应力-应变曲线通过小型的加劲板板壳模型得到,且全面考虑了焊接残余应力与几何缺陷。搜集已开展的钢箱梁、钢桥塔及钢拱肋的稳定性试验,采用提出的纤维梁柱模型、板壳模型与传统弹塑性梁柱模型进行分析,展示截面纤维划分策略,验证文中纤维梁柱模型的可靠性与高效性;通过设置不同的缺陷参数,探讨缺陷水平与局部屈曲对各个构件极限承载力的影响。研究表明,随着缺陷水平的严重,局部屈曲会显著降低极限承载力,提出的纤维梁柱单元模型能够有效地预测加劲钢箱形构件的极限承载力,具有较广泛的应用前景。

UHPC梁开裂弯矩适用计算方法研究

为探究超高性能混凝土(ultra-high performance concrete,UHPC)梁抗开裂性能,通过4点弯曲试验研究了不同纤维类型、掺量及配筋率对梁受弯抗开裂性能的影响.基于试验结果,结合理论分析及数值模拟,对比了不同开裂弯矩计算方法结果,并探究了多种UHPC受拉本构对开裂荷载计算值的影响.分析了不同方法所得结果的差异及原因,提出了一种超高性能混凝土梁开裂弯矩计算方法.结果表明:UHPC抗拉强度是影响梁开裂弯矩的最直接因素,提高梁配筋率、增大纤维掺量、改变纤维形状有利于提高梁的抗开裂性能,但作用有限;截面平衡法、等效截面法计算结果偏大,美国FHWA规范的计算结果与试验值较为吻合,但相关性不好;收集相关文献数据验证表明,本文方法能准确预测超高性能混凝土梁开裂弯矩.

纤维增强复合材料筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算

为评估和校准现行规范中纤维增强复合材料(fiberreinforced polymer, FRP)筋混凝土受弯构件裂缝宽度计算公式,系统收集了国内外FRP筋混凝土(FRP-RC)受弯构件裂缝宽度试验数据。基于若干筛选原则,建立了包含111根FRP-RC受弯构件的数据库。通过对比最大裂缝宽度试验值和计算值,评估了国内外3部常用规范的适用性。结果表明,规范GB 50608—2010严重低估了裂缝宽度,尤其低估了GFRP-RC和BFRP-RC构件的裂缝宽度;相比之下,规范CJJ/T 280—2018能较准确地预测裂缝宽度,而规范ACI440.1R-15高估了裂缝宽度。基于该数据库,通过引入弹性模量比Ef/Es修正了规范GB 50608—2010中的裂缝间纵向受拉筋应变不均匀系数ψ,并分别校准了3部设计规范中的FRP筋表面形态黏结特性系数。

《光缆增强用碳素钢绞线》行业标准修订研究

基于光缆增强用碳素钢绞线生产和使用现状,第二次修订《光缆增强用碳素钢绞线》行业标准,并对材料、抗拉强度、弹性模量等方面进行技术研究。本标准对企业生产和用户验收具有一定的指导意义。

碳纤维布加固混凝土构件的探讨

对碳纤维布的优点及在国外的发展和国内应用前景进行了探讨,并对碳纤维布加固混凝土构件的一些优缺点进行了总结 提出了碳纤维布加固中的一些关键问题。

落叶松木构件碳纤维增强端部的握钉性能

为提高木构件端部握钉性能,采用粉状碳纤维对木构件端面进行增强,研究了增强端部握钉性能。结果表明:在木构件端面复合碳纤维可有效增强木构件端部的握钉性能;木构件内部木材截面面内力学性能优于端面,采用开口方法可在一定程度上提高木构件端部握钉力;木螺钉直径越大木构件端部握钉力越大,木构件增强端部宜选用较大直径螺钉;采用碳纤维增强端面的方法可使木构件薄弱的端面获得与径向木材同等水平的握钉力,可使木构件端部十字槽头木螺钉及六角头木螺钉握钉力分别提高了24.98%和28.11%。这对木构件连接设计及安全服役具有重要的指导意义。

纤维加固受弯构件全过程分析和承载力计算

通过数值计算和试验 ,对外贴玻璃纤维加强复合材料加固受弯构件的受力全过程进行了研究 ,探讨了加固后钢筋混凝土受弯构件正截面的破坏特征、受力特点以及影响因素 ,并在此基础上建立了加固后正截面抗弯承载能力计算公式。分析结果表明 ,加固构件的受力全过程包括整体工作、带裂缝工作、纤维增强和粘结损伤等 4个阶段 ,在前 3个阶段中采用平截面假设计算得到的计算结果与试验结果吻合较好 ,但进入第 4阶段后 ,由于局部粘结破坏 。

聚丙烯腈基碳纤维增强木构件端面的工艺

以木构件端面为研究对象,通过物理增强试验法对其端面增强工艺进行研究.结果表明:在木构件端面复合粉状碳纤维可有效提高木构件端部的力学性能;采用非刚性施压方法可促使碳纤维与木构件端面的工艺复合;对木构件端面进行高温热处理可使木材端面获得200条·dm-2以上的分布较均匀的可见裂纹;内层0.5 mm、外层2 mm的碳纤维涂层的增强效果最好;水曲柳、落叶松、桦木木构件端部横向抗拉强度分别提高55%、46%和59%.

碳纤维布加固混凝土受弯构件的剥离破坏及其防治

对碳纤维布加固混凝土受弯构件破坏形态中的剥离破坏现象进行了介绍 ,并对抗弯加固时纵向碳纤维布剥离区域的状态和破坏过程进行了力学描述 ,归纳出影响碳纤维布剥离的主要因素。最后提出了防治剥离破坏现象的工程处理建议。

FRP加固金属拉伸构件的性能分析

与传统的金属结构加固方法相比,粘贴纤维增强复合材料(FRP)加固具有明显的优势。FRP与金属构件之间的粘结应力会影响加固效果。根据平衡微分方程,对拉伸金属构件对称粘贴FRP加固后的复合构件进行应力分析,得到了剪应力沿复合构件厚度方向的分布,推导出FRP与金属构件之间的粘结应力,得到了FRP有效粘结长度的计算公式。通过碳纤维布双面加固钢板的静力拉伸试验,考察了碳纤维布与钢板之间的粘结应力分布,并对碳纤维布的有效粘结长度进行了分析。理论公式的计算结果与试验结果吻合较好,表明计算方法具有较高的精度。

FRP加固钢筋混凝土结构尺寸效应的研究进展

为提高纤维增强复合材料(FRP)加固大尺寸钢筋混凝土构件设计的合理性,对FRP加固钢筋混凝土构件尺寸效应的研究现状进行了综述和分析,重点介绍了FRP材料、FRP和混凝土之间的粘结强度、FRP加固钢筋混凝土梁和FRP加固钢筋混凝土柱的尺寸效应研究成果;在归纳总结的基础上,对FRP加固钢筋混凝土结构尺寸效应的研究提出了建议。

弹塑性DEM方法在杆系结构中的应用研究

在颗粒离散元(DEM)方法应用于杆系结构弹性分析基础上,进一步对材料非线性行为进行了研究。引入纤维模型,将DEM方法中连接颗粒与颗粒之间的弹簧用分布式弹簧进行等效,并将分布式弹簧看作是粘结截面的若干根纤维,建立了可考虑截面塑性发展的DEM纤维模型。推导了弹塑性接触本构模型内力增量计算公式,编制了计算程序并通过算例验证了此方法在结构弹塑性分析中的适用性和正确性。最后,以跨度40m的单层球面网壳结构为例,对其进行地震弹塑性动力时程分析,模拟了结构动力响应以及杆件截面塑性发展程度。此方法可有效克服传统有限元方法在非线性分析时存在的刚度矩阵奇异、迭代不易收敛等问题。

碳纤维布加固梁在“二次”受力条件下短期刚度的计算方法

受弯构件的刚度是衡量其力学性能的重要指标,也是计算弯曲变形的基础。对碳纤维布加固的钢筋混凝土受弯构件在"二次"受力条件下裂缝截面钢筋和碳纤维材料的应力应变进行了分析;在平截面假定基础上,重点分析了加固前后钢筋和碳纤维布的应力应变、构件总应变以及它们之间的相互关系,在此基础上,应用钢筋混凝土结构理论,对"二次"受力条件下碳纤维布加固梁的短期刚度进行了推导,得到了考虑多种因素综合影响下的截面刚度的计算公式,并结合有关文献对其中的系数进行了确定。给出的计算公式可供实际工程参考。

二次受力下CFS加固混凝土构件的计算方法

碳纤维材料以其高强、轻质、耐腐蚀等优良性能广泛应用于混凝土结构加固领域。为了充分保证建筑结构的安全性,现以某办公楼加固工程为例,阐述了应用碳纤维材料对钢筋混凝土构件进行结构补强加固的设计原理,提出了考虑二次受力时应如何进行加固计算以及应用碳纤维布进行结构加固时应注意的事项等。

碳纤维加固钢筋混凝土受弯构件正截面疲劳理论与低温疲劳性能试验

为了探索低温条件下碳纤维加固钢筋混凝土构件的疲劳性能,寻找疲劳破坏规律,展开了受弯构件正截面疲劳理论的推导研究。利用两根试验梁在-30^-20℃下进行疲劳加载试验,得出加固梁挠度、刚度、裂缝及疲劳强度的变化规律,对比研究了其在低温与室温下的疲劳性能。试验结果表明:低温疲劳荷载下,碳纤维布通过限制裂缝发展提高了混凝土梁的抗疲劳变形能力;加固梁的挠度明显小于室温疲劳荷载下的挠度,裂缝分布规律较好,裂缝宽度较小;碳纤维加固梁正截面疲劳承载力符合要求,具有一定的安全储备;现有的碳纤维加固梁跨中疲劳变形计算公式并不适用于低温情况。

碳纤维增强钢构件的滞回性能分析

以有限单元法和钢结构稳定理论为基础,运用ANSYS有限元软件进行计算与分析,研究碳纤维对受循环荷载作用的钢构件的增强作用。研究发现:轴压比是影响受压钢构件滞回性能和碳纤维使用效果的重要因素;增强后钢构件的循环水平极限荷载和位移延性会随着碳纤维用量的增长而增大。粘贴碳纤维能够有效地提高钢构件的承载力,改善钢构件的延性,提高其抗震性能。

GFRP轴心受压构件的稳定性能

通过对50根不同截面形式、不同尺寸的GFRP(玻璃钢)构件进行轴心受压试验,研究了构件的变形特征、破坏形态和稳定系数,并拟合出基于Perry公式的稳定系数计算式.结果表明:GFRP构件在其失稳后卸载完毕时,变形完全恢复,没有明显的残余变形;GFRP构件失稳前基本呈线弹性特征,破坏时呈脆性特征;GFRP构件失稳类型分为弯曲失稳和扭曲失稳;所拟合出的GFRP轴心受压构件稳定系数计算式的计算结果与试验值吻合较好,表明该计算式具有一定的有效性.

架空导线用混杂纤维增强复合芯力学性能的研究

介绍了采用混杂纤维增强复合材料来替代架空导线传统增强材料——钢芯,以提高导线的载流量、力学性能及安全系数。简述了玄武岩纤维、碳纤维等混杂纤维增强复合材料加强芯的制备过程,并研究了复合芯制备工艺条件对芯棒的力学、热老化和热膨胀性能的影响。研究结果表明:随着复合加强芯(简称复合芯)中纤维含量的增加或拉挤速度的降低,复合芯弯曲强度和弯曲模量随之增加;短期热老化不会使复合芯的力学性能发生明显下降,而且能够进一步提高复合芯的固化程度;复合芯的热膨胀系数很小,仅为钢的1/4,能大大减少架空导线的高温弧垂现象。

粘贴预应力碳纤维布钢梁的放张效应

基于线弹性物理关系假定和变形协调关系,推导了粘贴预应力片材加固梁张拉力释放后片材预应力和胶层剪应力的分布方程,得到了梁的有效预应力及预应力损失计算公式,并且按共轭梁法推导了预应力引起的反拱计算公式;利用自主开发的一套简易的张拉锚固装置对碳纤维布施加预应力,然后与工字型钢试验梁粘贴,待胶固化后进行粘贴预应力碳纤维布加固钢梁的放张试验。分析结果表明:试验结果与计算结果吻合很好,理论分析结果具有合理性和正确性,为深入研发预应力碳纤维片材加固技术并建立相关的设计理论奠定了基础。